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2019年7月24日 上午11:28

如果走路就可以發電，將行走的動能轉換成電力，那麼我們或許就不用頻頻擔心手機電量了，近年來有些科學團隊在探索替代能源時，把腦筋轉移到了「人體」身上，已提出不少有趣的發電裝置概念。

這種裝置也被稱為生物機械能量收集器（Biomechanical energy harvesters），就可把走路所產生的動能轉成電能，不需要外來電力，即可自給自足。

像是最近香港中文大學便看好人體最能自在活動的關節：膝蓋，想要透過滑件曲柄機構（slider-crank mechanism）實現發電目標。乍聽之下滑件曲柄機構是個讓人摸不著頭緒的名詞，但它很常出現在壓縮機、內燃機等機械設備，活塞就是設備的一部分，而香港中文大學團隊想把新型滑件曲柄機構裝設在雙腳與膝蓋上，將膝蓋的旋轉運動轉換為直線運動。

新型滑件曲柄機構重約 307 克，主要由一根連接膝蓋與小腿的桿子、小腿肚上的滑件跟壓電纖維複合材料（MFC）碳纖維帶組成，當人們行走時，會帶動桿子上下移動，並在滑件行往復作用，而碳纖維帶也連接著桿子頂端跟滑件，MFC 材料彎曲時就會產生電力。

若以每小時行走 2 到 6.5 公里的速度，約可產生 1.6 微瓦電力，足以供電健康檢測或是 GPS 等設備，研究實驗也指出，人們也不用擔心配戴該設備會增加負擔，未來希望能應用在登山或是遠行用途。

相較於香港中文大學研發的「11 路發電設備」，加拿大皇后大學推出的發電背包就比較重，重達 9 公斤以上，跟中型犬或是橘貓差不多，畢竟包包裡有一個會隨著行走前後擺動的擺錘，而擺錘頂端重量愈重、動量就愈大。

皇后大學研究員建造了不同大小的發電後背包，不同輕重會產生不同大小的電力，當擺錘重達 9 公斤時，可以為緊急訊號跟 GPS 設備供電，如果要幫手機充電，可能還要增加 15 公斤。研究員表示，這個設備優點在於可幫助科學家或探險家，在偏遠地區進行研究。

只不過它的缺點也很明顯，太重了，因此團隊也表示希望能在不影響發電的情況下，大幅減輕設備重量。

面對能源難題，各界的科學家都正絞盡腦汁想創造更多電力來源，根據先前美國史丹佛大學研究，全球民眾平均每天走 4,961 步，若能善用每一步的能量並加以利用，幫手機充電之餘，說不定還能稍稍減少電力壓力。不過距離這個目標，還有一段距離就是了。

Wearable device harvests energy from bending of the knee
Harvesting Energy from the Human Knee
A backpack that generates electricity using side-to-side movement from walking
（首圖來源：Flickr/Kevin Neubauer CC BY 2.0）